吳騎峰

海信容聲(廣東)冰箱有限公司 廣東 佛山 528303

引言

隨著人們生活水平提高,對冰箱噪聲也越來越關(guān)注。對于冰箱來說,主要噪聲包括結(jié)構(gòu)振動噪聲和氣動噪聲,結(jié)構(gòu)振動噪聲主要是壓縮機振動通過底板、管路向箱體傳遞,管路振動過大,導致管路疲勞破壞以及產(chǎn)生各種噪聲,影響產(chǎn)品的可靠性和舒適度,故壓縮機管路設(shè)計非常重要。

1 冰箱管路模態(tài)分析

1.1 三維模型 壓縮機管路系統(tǒng),包括吸氣管和排氣管,排氣管采用一個配重塊減振,因此本文以某冰箱壓縮機、吸氣管、排氣管、配重塊及壓縮機腳墊為研究對象,為便于計算,對計算結(jié)果影響很小的結(jié)構(gòu)進行簡化處理,管路三維模型保持與實物一致。

1.2 模態(tài)仿真 模態(tài)分析是研究結(jié)構(gòu)動力特性一種方法,一般應(yīng)用在工程振動領(lǐng)域。其中,模態(tài)是指機械結(jié)構(gòu)的固有振動特性,每一個模態(tài)都有特定的固有頻率、阻尼比和模態(tài)振型。分析這些模態(tài)參數(shù)的過程稱為模態(tài)分析。

1.3 振動測試 根據(jù)需求,對壓縮機、吸氣管、排氣管分別布加速度傳感器進行振動測試,管路質(zhì)量較小,因此必須采用較小質(zhì)量的加速度傳感器測試,管路質(zhì)量要大于10倍傳感器質(zhì)量,此時傳感器質(zhì)量造成振動結(jié)果的影響才可以忽略。由于制冷劑的流動,管路振動不是單向的,因此管路布置三向加速度傳感器,同時測試管路3個方向的振動大小。吸氣管Z向振動較小,X/Y方向在70～75Hz振動明顯變大,突變明顯；74Hz,壓縮機頂部最大振動0.15m/s2,管路——3.5m/s2；排氣管Y向振動較X/Z向變化較大,在58Hz附件,壓縮機頂部——0.25m/s2,但管路 Y向——12m/s2,管路模態(tài)仿真第二階頻率57.6Hz,存在共振風險。

2 優(yōu)化措施分析

2.1 壓縮機激勵以及管路振動測試 某型號冰箱在環(huán)溫18?℃時,觸發(fā)變頻壓機在特定轉(zhuǎn)速段工作(3?400?rpm),此時冰箱的回氣管路表現(xiàn)出異常振動,該振動產(chǎn)生壓迫人耳的共振聲。

2.2 壓縮機激勵測試 為了使后期的管路仿真設(shè)計有明確的頻率設(shè)計目標,首先需要對冰箱壓縮機的激勵進行測試,在壓縮機的殼體上布置加速度傳感器,采集壓縮機的振動加速度信號。對壓縮機激勵信號做頻譜分析,得知激勵信號的主要能量來自壓縮機旋轉(zhuǎn)頻率的基頻(56.66?Hz)。

2.3 回氣管振動響應(yīng)測試 通過對回氣管布置4個測點進行振動數(shù)據(jù)測試,得出管路的振動水平。對測得的振動數(shù)據(jù)進行頻譜分析,四個測點的頻譜分布相似。以測點2為例?；貧夤苷駝拥姆逯殿l率為56.66?Hz,該頻率為壓機基頻頻率,說明回氣管固有頻率和壓機工作頻率重疊,產(chǎn)生共振。

2.4 回氣管模態(tài)仿真 按照實際壓縮機－管路系統(tǒng),建立有限元仿真模型。根據(jù)實際腳墊的屬性對壓機腳墊采用三個方向不同剛度的彈簧進行等效模擬；壓機和壓機支撐架剛性連接；管路之間通過焊接連接。管路仿真中,忽略壓機內(nèi)部結(jié)構(gòu),將壓機實際質(zhì)量等效作用在壓機有限元模型的重心；對管路末端和壓機彈簧設(shè)置節(jié)點約束邊界條件。通過管路模態(tài)仿真發(fā)現(xiàn),回氣管第二階左右搖擺模頻率為56.4?Hz,和壓機激勵頻率重疊。

3 避免冰箱產(chǎn)生噪音的解決方法

3.1 調(diào)整冰箱底部使其四角趨于平衡狀態(tài) 冰箱在購置后應(yīng)放置在地面平坦或地面質(zhì)地牢固的地方。也就是說,保持地面平坦、牢固結(jié)實能夠使得冰箱站立穩(wěn)定,故而能夠穩(wěn)定其四腳使之趨于平衡狀態(tài)。當前來說,不少冰箱在出廠時都會配備平衡旋鈕,其作用是為了使冰箱保持平衡與利于制冷作業(yè),并且在一定程度能夠控制噪音；另外,也可以加層膠皮墊,目的與以上一樣,都是為了保持冰箱四角抓地平衡。

3.2 加固管路與箱體本身 為了使得冰箱的噪音能夠受到有效控制,在對冰箱養(yǎng)護時除了做好基本清潔工作,還要做好“加固”工作。也就是說,冰箱內(nèi)部管路之間應(yīng)當牢靠不松動；必要的時候還要找專門維修師傅處理壓縮機各部件間的縫隙,避免冰箱在進行制冷作業(yè)時產(chǎn)生共振。

3.3 壓縮機底座要上牢固 如果噪音產(chǎn)生并且難以消除時,這時我們用手緊按壓縮機后,其噪音又明顯降低；手抬起又明顯恢復噪音。這種情況是說明冰箱壓縮機底座固定減振膠墊有松動現(xiàn)象發(fā)生,或者是其受力不夠均勻所致。為此,我們可以擰緊壓縮機底板周圍的固定螺栓或者更換減振墊圈。

3.4 用橡皮塊抑制管子振動 電冰箱如果在使用階段時發(fā)現(xiàn)噪音明顯增大,并且聲音較為明顯,但制冷功能沒有問題時,一般噪聲的來源就是管路之間,具體原因上文已經(jīng)提到。而我們處理處理方式可用自行車廢棄外胎膠皮取材,即利用外胎膠皮減成30mm的圓形,中間中間剪出直徑5毫米左右的圓孔,再從外邊到中心剪一下,以便把橡皮貼到管子上。一般情況下,套用15－20個就能立即減緩噪音。

3.5 顯示“報警”閃爍故障檢查與處理方法 出現(xiàn)此故障時,首先要檢查除了報警閃爍顯示外,顯示器上有無其他字符顯示,如還有其他字符顯示(此類故障最為常見)則說明是傳感器探頭故障；如無字符顯示則是主板與顯示器件連接線或燈開關(guān)的問題,這時首先要用萬用表檢查主板和顯示器間每根線是否正常導通；然后再檢查通信線間接插頭及端子連接是否良好。如燈開關(guān)出現(xiàn)開門后不能斷開時,出現(xiàn)報警現(xiàn)象,只要修好或更換燈開關(guān)即可,對有開門報警功能的冰箱如冷藏室門開門超過1min,則會出現(xiàn)此現(xiàn)象,這時只要將冷藏門關(guān)好即可排除故障。如美菱冰箱BCD－460WE9多溫區(qū)電控全直流冷藏冷凍箱的傳感器出現(xiàn)故障時,通用信息(“報警”)和對應(yīng)傳感器探頭故障代碼分項信息同時閃爍；背光源保持半亮狀態(tài)；故障過程中所有按鍵操作無效。

結(jié)語

設(shè)計不同回氣管、排氣管、配重塊優(yōu)化方案?；谀B(tài)分析及振動實驗,研究了管路形狀、配重塊質(zhì)量及位置對振動的影響。通過對比分析可知：1)研究冰箱管路系統(tǒng),用模態(tài)分析理論指導管路設(shè)計,對冰箱成本、開發(fā)周期的縮減以及產(chǎn)品品質(zhì)的改善意義重大；2)針對不同的壓縮機和箱體,存在一致性問題,因此需通過大批量驗證,應(yīng)用統(tǒng)計學理論統(tǒng)計振動平均值及異常情況,最終證明方案的可行性。